激光焊接設備,不管采用哪種激光器,它們的組成大都相似。一臺激光焊接機通常由激光器、電源、冷卻系統、保護氣體、CCD同軸觀察系統、升級機構和數控執行系統組成。
激光器是整個設備的核心部件,所有光學元件和光軸同軸以光具座為基準安裝。激光器組成部分及作用
①激光電源
激光焊接機電源是激光焊接機的重要組成部分,它可供激光焊接機的脈沖氙燈工作。該電源為恒流型開關電源,主要原理:三相交流電經整流、濾波后變成直流,對儲能電容充電,經整流逆變后,再通過大功率開關管放電,并經過高功率、精密電感變為恒流源,使氙燈放電,放電的電流、頻率和脈沖寬度通過激光電源控制面板設置。
②冷卻系統
Nd:YAG激光器將電能轉換成激光,其電光轉換效率只有3%左右,大量的電能都轉換成熱能。這部分熱能對激光器件有巨大的破壞力,使Nd: YAG激光晶體及氙燈破裂,聚光腔變形失效等,所以必須有冷卻系統提供冷卻保障。本系統則采用雙循環制冷機組,內循環水冷卻激光器,外循環系統冷卻內循環水。內循環水冷卻介質一般為去離子水或蒸餾水,以保證內循環系統不受污染。
③數控系統
激光焊接機數控系統由步進電動機驅動的二維工作臺和三菱FX2N-20GM PLC控制系統構成,針對不同的工件配有相應的工裝夾具。通過切換開關還可以控制一個旋轉軸,帶一個 旋轉夾具。激光束與工件的相對運動形式采用的是激光束不動,工件運動的方式,適合于小重量的工件,其運動慣性小。
對大重量的工件焊接或在要求很快的焊接加工速度的場合,可采用激光束運動,工件固定不動的運動方式。激光束的運動通過反射鏡、透射鏡或聚焦鏡等光學部件的運動來實現,如振鏡式激光焊接機的光路掃描結構及缸套的激光淬火加工。對復雜形狀的工件焊接可采用多維數控系統來進行控制。
④保護氣體
激光焊接和電弧焊接一樣,通常需要使用非活性氣體進行保護,以防止發生氧化和空氣污染。保護氣體對于激光焊接來說是必要的,在大多數焊接過程中,這些氣體直接通過特殊的噴嘴供應到激光的輻射區域。保護氣體與激光束同軸,噴嘴到工件的距離為3~10 mm,典型的噴嘴孔直徑為2~3 mm,焊接時氣體流速一般為8~30 L/min。有些激光焊接工藝采用側面吹保護氣的方式會取得較好的效果。
⑤CCD同軸觀察系統
激光焊接機一般通過半導體指示光指示焊接位置,而精密焊接需要更準確的定位精度,JHM- 1GY -300B型激光焊接機配有CCD同軸觀察系統,可對焊接工件進行精確對位與觀察。CCD同軸觀察系統視場為6.5 mm,放大倍率為40, CCD分辨率為600線。通過CCD監視器十字叉與激光光點同心進行精確定位,并可以觀察焊接表面質量。
⑥升降機構
主機柜上裝有升降機構,該升降機構用來調節激光器的升降,即調節聚焦鏡相對焊接工件的相對距離,行程為100 mm,以適應不同尺寸工件的位置要求。